El experimento es una de los componentes más importantes de la práctica científica. En él, se combina el trabajo teórico y el práctico: no hay experimento que no esté diseñado desde un fondo teórico previo, desde una preconcepción científica que se pretende confirmar a través del mismo. Por ello, la función del experimento es crucial: a lo largo de la historia de la ciencia ha sido utilizado para mantener o derribar teorías, en ocasiones con independencia de la verdad de las mismas.

Estructura del experimento

Los experimentos científicos suelen realizarse en diferentes etapas, que se ajustan a los siguientes pasos:

1. Se aísla un dominio T del espacio-tiempo que suele denominarse laboratorio. No tiene por qué ser una sala o recinto cerrado, sino que también puede ser, por ejemplo, una región geográfica, un satélite…
2. Se incorporan a este dominio varios elementos que constituyen el sistema a estudiar (S). Esta fase se denomina protocolo de preparación.
3. Se perturba este sistema S mediante el envío de una materia o energía previamente controlada: cualitativa, cuantitativa, localmente… Este es el llamado protocolo de experiencia.
4. En la fase de registro, se miden, cuantifican o registran las respuestas del sistema S a las perturbaciones del protocolo de experiencia. Este registro se realiza mediante unos aparatos previamente incorporados en el protocolo de preparación. Su naturaleza y cualidades deben quedar bien descritas en el protocolo de preparación, y sus parámetros deben ser bien conocidos por quienes realizan el protocolo de experiencia.

Estos 4 pasos son los que dan lugar al experimento, y si falta alguno de ellos no se puede hablar propiamente de experimento. La simple observación, por mucha teoría o por múltiples hipótesis que pueda incorporar no constituye un hecho científico, por adolecer del rigor que se desprende de las condiciones descritas. Cualquier experimento ha de poder reproducirse en cualquier otro lugar y en cualquier otro momento bajo las mismas condiciones. Para ello, es necesario que los protocolos de preparación y experiencia y los aparatos de registro hayan sido muy bien especificados. Mientras que el hecho concreto es irrepetible, el experimento se caracteriza por su repetibilidad: distintos aparatos de medida deben arrojar los mismos resultados, y la naturaleza ha de comportarse de un modo uniforme y estable. Estas condiciones garantizan la objetividad del experimento y del fenómeno observado. En el laboratorio se traspasan las condiciones de la vida ordinaria, que tratan de ser organizados de un modo sistemático que asegure la repetibilidad y objetividad. Es el marco teórico el que da un significado a todo el experimento.

Funciones del experimento

Todo experimento cumple al menos una de las siguientes funciones:

1) Testificar, verificar o falsar una hipótesis. El científico diseña unos experimentos y los realiza para falsar o verificar lo que una teoría previa ha previsto. Esto supone, evidentemente, la existencia de un marco teórico anterior al experimento. El objetivo último del experimento científico sería comprobar la predicción avalada por lo teórico. Así, Adams y Le verrier descubrieron los anillos de Neptuno que la teoría ya había previsto, y lo mismo ocurrió con el achatamiento de la tierra que es consecuencia de la teoría de Newton, o las partículas de la teoría cuántica.

Esta función del experimento ha sido muy discutida. Popper rechaza el esquema verificacionista, proponiendo en su lugar el falsacionismo:  si el experimento falla, la teoría falla. Deja de lado de esta manera otros posibles usos del experimento, y tampoco considera que el laboratorio no funciona de un modo puramente formal, sino que pueden existir condiciones materiales que provoquen que el experimento falle, aunque la teoría pueda ser verdadera. El “modus tollendo tollens”, sobre el que se levanta el falsacionismo, no tiene por qué funcionar en el orden epistémico. No podemos olvidar que detrás de cada aparato hay teorías y posibles errores de fabricación, que los registros también dependen de ideas preconcebidas, y que, además, muchos experimentos no pretenden contrastar una única proposición sino que pueden considerar varias alternativas posibles. La falsación puede resultar muy difícil o ser sencillamente imposible: pensemos en la cantidad de siglos que duró la teoría heliocéntrica, o en las dificultades para medir la paralaje estelar, o las dificultades propias de contrastar la propuesta geométrica de Lobachevsky con el espacio real. La falsación no siempre es posible, sino que depende del desarrollo técnico y conceptual. El experimento no es algo inocuo, y no opera con hechos desnudos. Se construye desde una teoría y se interpreta desde esa teoría, que interviene en el experimento de un modo decisivo.

2) Desde el empirismo clásico (J.S. Mill), se pretende que el experimento soporta el lenguaje del descubrimiento: así, serviría para descubrir nuevos fenómenos, hechos, o elementos no conocidos. El experimento provoca o interroga a la naturaleza, creando y controlando el fenómeno. Por tanto, este control que acompaña al experimento es buena muestra de que cualquier proyecto llevado al laboratorio se convierte en un experimento “dirigido a”. Esto no impide que en este proceso o incluso en el “experimentar por experimentar” surjan resultados tan inesperados como la penicilina, la carga del electrón, o el cometa Halley. Evidentemente, aunque el experimento pueda producir “descubrimientos” de este tipo, no implica también el análisis causal de todos estos fenómenos, que requerirá de todo un enorme trabajo (teórico y práctico) posterior. Desde esta óptica, el experimento serviría para lograr observar algo insólito e inesperado, bien sea en el terreno de la observación o en el teórico. Por otro lado, habría que considerar también hasta qué punto la interpretación de cada experimento considera exclusivamente aquellos resultados que son favorables a las hipótesis que se toman como punto de partida.

3) Una tercera función del experimento es la de crear nuevos campos de estudio. Precisamente Relacionado con lo anterior, el descubrimiento de nuevos fenómenos que aparecen en el transcurso de un experimento termina constituyendo nuevos objetos de estudio, de modo que el crecimiento de las diversas ciencias está ligado también a sus experimentos.

4) Todo experimento es un proceso constructivo teórico. En él interviene un fondo conceptual, una labor imaginativa o creativa, un proceso técnico… No es algo puramente manipulativo. En la práctica científica se mezcla lo conceptual, lo analógico, lo deductivo y lo manual. A menudo aparecen hipótesis “ad hoc”, distingos o precisiones teóricas que obligan a replantear la situación técnica o a construir aparatos (como por ejemplo los aceleradores de partículas) y nuevos diseños y teorías. En este sentido, el experimento sería un elemento más de la tarea de investigación científica, no sólo su resultado, sino una parte más del proceso científico, nunca cerrado de un modo definitivo.

5) Todo experimento puede desempeñar también una función polémica. Cuando de decidir qué teoría es verdadera de entre dos opciones opuestas, el experimento se convierte en el criterio último y definitivo. Es lo que se conoce con el nombre de “experimentum crucis” (enlace en inglés). En cualquier caso, esta función del experimento es muy controvertida, precisamente por lo que hemos comentado hasta aquí: si un experimento se decanta por una teoría, los partidarios de la otra alternativa siempre pueden cuestionar su validez, de modo que la ciencia precisa también de un plano argumentativo en el que los experimentos ocupan un lugar importante, pero no el único. En esta línea está línea está precisamente la tesis Deum-Quines, según la cual un mismo fenómeno o experimento puede ser explicado por un número infinito de teorías distintas e incompatibles entre sí, lo que iría en contra del falsacionismo.

6) El experimento puede tener también una función didáctica. A través de ellos se enseña y se aprende un conjunto de técnicas y conceptos, que terminan posibilitando el dominio sobre la experiencia realizada, y la posibilidad de repetirla en cualquier otro lugar y en cualquier momento. Esta función didáctica del experimento cambia la percepción de la persona, que “aprende a mirar” (y a interpretar) todo lo que ocurre en el laboratorio.

7) Por último el experimento tiene una función social, económica y de prestigio dentro de la comunidad científica. Una teoría refrendada por varios experimentos se presenta ante la comunidad científica de un modo mucho más sólido y contundente que aquella que aún no se ha visto confirmada por el experimento. La posibilidad de repetir el experimento otorga al científico que lo realiza y a la teoría que lo sustenta un prestigio innegable. Este tipo de factores pueden influir también de un modo importante en el desarrollo de los experimentos.